JP2005127738A - 塗装面の検査光照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 塗装面の検査光照射装置において、塗装面が湾曲していても、塗装面の湾曲の影響を受けることなく、欠陥を適切に検出することができるように構成する。
【解決手段】 所定のパターン形状を塗装面に投影して、塗装面の撮像画像に画像処理を施すことによって塗装面を検査する場合の塗装面の検査光照射装置において、暗部分に相当する六角形状のパターン部分８ａ及び隣接するパターン部分８ａの間で明部分に相当する線状の辺部分８ｂとが多数並べられて、所定のパターン形状が構成されるようにし、辺部分８ｂの横幅をパターン部分８ａの一辺の長さよりも狭いものに構成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、所定のパターン形状を塗装面に投影して、塗装面の撮像画像に画像処理を施すことによって塗装面を検査する場合の塗装面の検査光照射装置に関する。

例えば自動車のボディにおいて、所定のパターン形状を塗装面に投影する検査光照射装置としては、例えば特許文献１及び２に開示されているように、所定の横幅を備えたストライプ状の明暗パターン（特許文献１の図１及び図２中の３，２ｃ）を、塗装面に投影するように構成されたものがある。これにより、塗装面の撮像画像に画像処理を施すことによって、塗装面の検査が行われる。

特開平８−１４５９０６号公報（図１及び図２） 特開平９−１２６７４４号公報（図１，３，４，５）

特許文献１及び２の構造によると、ストライプ状の明暗パターンを塗装面に投影する場合、平面状の塗装面に対してはストライプ状の明暗パターンが問題なく投影される。これに対して、例えば湾曲した塗装面等のように塗装面が平面ではない場合、ストライプ状の明暗パターンを塗装面に投影すると、ストライプ状の明暗パターンの横幅が大きくなったり小さくなったりすることがある。

前述のように例えば塗装面に投影されたストライプ状の明暗パターンの横幅が大きくなる場合（例えば塗装面が凹状で視野が収束している場合）、ストライプ状の明暗パターンの暗部分に欠陥が存在すると、ストライプ状の明暗パターンの明部分と欠陥とが離れて、ストライプ状の明暗パターンの明部分から欠陥への検査光の回り込みが少なくなり、欠陥を浮き出させることが困難な状態になることがある。

逆に例えば塗装面に投影されたストライプ状の明暗パターンの横幅が小さくなる場合、ストライプ状の明暗パターンの明部分から暗部分への検査光の回り込みによって、ストライプ状の明暗パターンが全体的に明るくなり（ストライプ状の明暗パターンの明部分及び暗部分の輝度差が小さくなり）、ストライプ状の明暗パターンの明部分及び暗部分から欠陥を区別して認識することが困難な状態になることがある。
本発明は塗装面の検査光照射装置において、塗装面が湾曲していても、塗装面の湾曲の影響を受けることなく、欠陥を適切に検出することができるように構成することを目的としている。

［Ｉ］
（構成）
本発明の第１特徴は、所定のパターン形状を塗装面に投影して、塗装面の撮像画像に画像処理を施すことによって塗装面を検査する場合の塗装面の検査光照射装置において、次のように構成することにある。
暗部分に相当する六角形状のパターン部分及び隣接するパターン部分の間で明部分に相当する線状の辺部分とが多数並べられて、所定のパターン形状が構成され、辺部分の横幅をパターン部分の一辺の長さよりも狭いものに構成している。

（作用）
本発明の第１特徴によると、線状の辺部分（明部分）によって六角形状のパターン部分（暗部分）が囲まれた状態となり、このような状態の六角形状のパターン部分（暗部分）が多数並ぶような状態となって、所定のパターン形状が構成されている。
これにより、例えば湾曲した塗装面等のように塗装面が平面ではない場合、所定のパターン形状を塗装面に投影した際、塗装面の湾曲の影響によって、線状の辺部分（明部分）や六角形状のパターン部分（暗部分）が歪むことになるが、線状の辺部分（明部分）によって六角形状のパターン部分（暗部分）が囲まれた状態は維持される。

前述のように線状の辺部分（明部分）や六角形状のパターン部分（暗部分）が歪むことになっても、線状の辺部分（明部分）によって六角形状のパターン部分（暗部分）が囲まれた状態が維持されていれば、一つの六角形状のパターン部分（暗部分）において、六角形状のパターン部分（暗部分）の中央から離れた線状の辺部分（明部分）が在っても、逆に六角形状のパターン部分（暗部分）の中央に接近した線状の辺部分（明部分）が在ったりする。

従って、前述のように線状の辺部分（明部分）や六角形状のパターン部分（暗部分）が歪むことになっても、一つの六角形状のパターン部分（暗部分）において、線状の辺部分（明部分）から六角形状のパターン部分（暗部分）への検査光の回り込みが、全体として変化の少ないものとなる。このことについて言い換えると、例えば一つの六角形状のパターン部分（暗部分）において、六角形状のパターン部分（暗部分）の中央から離れた線状の辺部分（明部分）が在り、この線状の辺部分（明部分）から六角形状のパターン部分（暗部分）への検査光の回り込みが少なくなっても、逆に六角形状のパターン部分（暗部分）の中央に接近した線状の辺部分（明部分）が在れば、この線状の辺部分（明部分）から六角形状のパターン部分（暗部分）への検査光の回り込みが多くなるので、一つの六角形状のパターン部分（暗部分）において、線状の辺部分（明部分）から六角形状のパターン部分（暗部分）への検査光の回り込みが、全体として変化の少ないものとなる。

この場合、本発明の第１特徴によると、線状の辺部分（明部分）の横幅を、六角形状のパターン部分（暗部分）の一辺の長さよりも狭いものに構成しているので、六角形状のパターン部分（暗部分）の面積が比較的大きなものとなっており、六角形状のパターン部分（暗部分）に欠陥が来る可能性が高い。
これにより、本発明の第１特徴によると、六角形状のパターン部分（暗部分）に欠陥が存在した場合において、検査光の回り込みが少なくなって欠陥を浮き出させることが困難な状態になると言うことや、検査光の回り込みが多くなって欠陥を区別して認識することが困難な状態になると言うことが少なくなる。

特許文献１及び２のように、ストライプ状の明暗パターンを塗装面に投影する場合、検査光の回り込みは、ストライプ状の明暗パターンと直交（横断）する方向でしか発生しないことになる。
これに対して、本発明の第１特徴では、線状の辺部分（明部分）によって六角形状のパターン部分（暗部分）が囲まれた状態となるように構成しているので、六角形状のパターン部分（暗部分）への検査光の回り込みが多くの方向から生じることになる。これにより本発明の第１特徴によると、塗装面が平面の場合でも同様に、六角形状のパターン部分（暗部分）に欠陥が存在した場合において、検査光の回り込みが少なくなって欠陥を浮き出させることが困難な状態になると言うことや、検査光の回り込みが多くなって欠陥を区別して認識することが困難な状態になると言うことが少なくなる。
この場合、六角形状のパターン部分（暗部分）が例えば正六角形状であれば、多数の六角形状のパターン部分（暗部分）を規則正しく並べることが容易に行えるのであり、六角形状のパターン部分（暗部分）の３方向（３本の対角線の方向）において、方向性が無いものとなる（３方向において対称なものとなる）。

（発明の効果）
本発明の第１特徴によると、塗装面の検査光照射装置において、塗装面が湾曲している場合でも、塗装面が平面の場合でも、線状の辺部分（明部分）から六角形状のパターン部分（暗部分）への検査光の回り込みが、全体として変化の少ないものとなるようにすることができ、欠陥を適切に検出することができるようになって、塗装面の検査精度を向上させることができた。

［ＩＩ］
（構成）
本発明の第２特徴は、本発明の第１特徴の塗装面の検査光照射装置において次のように構成することにある。
パターン部分の大きさが、塗装面の欠陥の寸法及び形状、塗装面に対する検査光の照射角度、パターン部分が描かれたスクリーンと塗装面との距離、及び塗装面の曲率に基づいて決定される。

（作用）
本発明の第２特徴によると、本発明の第１特徴と同様に前項［Ｉ］に記載の「作用」を備えており、これに加えて以下のような「作用」を備えている。
六角形状のパターン部分（暗部分）の中央付近の欠陥が存在した場合、線状の辺部分（明部分）から六角形状のパターン部分（暗部分）への検査光の回り込みにより、中央付近に独立点が発生する。線状の辺部分（明部分）から六角形状のパターン部分（暗部分）への検査光の回り込みが発生するには、塗装面の欠陥の寸法及び形状、線状の辺部分（明部分）の位置関係等が関係している。

本発明の第２特徴によると、塗装面の欠陥の寸法及び形状、塗装面に対する検査光の照射角度、パターン部分が描かれたスクリーンと塗装面との距離及び塗装面の曲率と言うように、比較的多くのパラメータによって六角形状のパターン部分（暗部分）の大きさが決定されるので、六角形状のパターン部分（暗部分）の大きさが適切なものに設定されるようになり、線状の辺部分（明部分）から六角形状のパターン部分（暗部分）への検査光の回り込みが適切に行われるようになる。

（発明の効果）
本発明の第２特徴によると、本発明の第１特徴と同様に前項［Ｉ］に記載の「発明の効果」を備えており、これに加えて以下のような「発明の効果」を備えている。
本発明の第２特徴によると、六角形状のパターン部分（暗部分）の大きさが適切なものに設定されて、線状の辺部分（明部分）から六角形状のパターン部分（暗部分）への検査光の回り込みが適切に行われるようになり、欠陥を適切に検出することができるようになって、塗装面の検査精度を向上させることができた。

［ＩＩＩ］
（構成）
本発明の第３特徴は、本発明の第１又は第２特徴の塗装面の検査光照射装置において次のように構成することにある。
辺部分の輝度をパターン部分の輝度に比べて充分に高いものに設定する。

（作用）
本発明の第３特徴によると、本発明の第１又は第２特徴と同様に前項［Ｉ］［ＩＩ］に記載の「作用」を備えており、これに加えて以下のような「作用」を備えている。
本発明の第３特徴によると、線状の辺部分（明部分）の輝度を六角形状のパターン部分（暗部分）の輝度に比べて充分に高いものに設定しており、六角形状のパターン部分（暗部分）に欠陥が存在した場合に、欠陥が良く浮き出されるようになる。

（発明の効果）
本発明の第３特徴によると、本発明の第１又は第２特徴と同様に前項［Ｉ］［ＩＩ］に記載の「発明の効果」を備えており、これに加えて以下のような「発明の効果」を備えている。
本発明の第３特徴によると、六角形状のパターン部分（暗部分）に欠陥が存在した場合に欠陥が良く浮き出されるようになり、塗装面の検査精度を向上させることができた。

図１は自動車においてボディ１の塗装面の検査の状態を示しており、塗装の終了したボディ１がコンベア２により紙面左方に搬送されている。コンベア２に対し搬送上手側（図１の紙面右側）に検査光照射装置３が配置され、コンベア２に対し搬送下手側（図１の紙面左側）に撮像装置４（例えばＣＣＤカメラ等）が配置されて、塗装面の検査装置が構成されている。

図１に示すように、コンベア２の搬送方向と直交する方向Ａ０に対して、コンベア２の搬送上手側の角度Ｆ１の方向Ａ１に検査光照射装置３が配置され、方向Ａ１に対し検査光照射装置３が直交する状態に配置されている。方向Ａ０に対してコンベア２の搬送下手側の角度Ｆ２の方向Ａ２に撮像装置４が配置され、方向Ａ２に対し撮像装置４が直交する状態に配置されている。検査光照射装置３とボディ１及び撮像装置４とボディ１とが、所定の距離Ｂ１，Ｂ２を置いて配置されている。

図２に示すように、検査光照射装置３は箱状の外枠部５、外枠部５の内部に備えられた光源６（例えば蛍光灯）、拡散板７（例えば、すりガラス等）、及びスクリーン８等を備えて構成されている。図２及び図３に示すように、スクリーン８は透明又は半透明の板材に黒色の正六角形状のパターン部分８ａが所定間隔を置いて配置されて、隣接するパターン部分８ａの間に、連続する線状の辺部分８ｂが構成されており、辺部分８ｂの横幅Ｅ２がパターン部分８ａの一辺の長さＥ１よりも狭いものに構成されている。

これにより、図２及び図３に示すように、スクリーン８において、パターン部分８ａが暗部分となり、辺部分８ｂが明部分となって、連続する正六角形状の編み目状に線状の辺部分８ｂ（明部分）が配置される状態となっており、一つのパターン部分８ａ（暗部分）に着目すると、正六角形状のパターン部分８ａ（暗部分）が連続する線状の辺部分８ｂ（明部分）によって囲まれた状態となっている。従って、検査光照射装置３（スクリーン８）からボディ１の塗装面に所定のパターン形状（前述のような正六角形状のパターン部分８ａ（暗部分）、及び連続する正六角形の編み目状で線状の辺部分８ｂ（明部分））が投影される。

図１に示すように、撮像装置４に対してコントロールユニット９、画像処理装置１０、コンピュータ１１及びモニター１２等が備えられており、ボディ１がコンベア２により図１の紙面左方に搬送されるのに伴って、検査光照射装置３（スクリーン８）からボディ１の塗装面に所定のパターン形状が投影されて、これを撮像装置４が撮像する。

以上の構造により、図４（イ）（ロ）に示すように、撮像装置４が受けた撮像データが画像処理装置１０によりエッジ処理（３値化処理等）されて、スクリーン８の辺部分８ｂ（明部分）に対応する高輝度Ｋ１の部分Ｃ１、スクリーン８のパターン部分８ａ（暗部分）に対応する低輝度Ｋ２の部分Ｃ２、高輝度Ｋ１と低輝度Ｋ２との間の中間輝度Ｋ３の部分Ｃ３が判別される。図４（イ）は撮像装置４が受けた撮像データを平面的に表現したものであり、図４（ロ）は図４（イ）のＤ１−Ｄ１方向の断面を表現したものである。この場合、スクリーン８の辺部分８ｂ（明部分）に対応する部分Ｃ１の高輝度Ｋ１が、スクリーン８のパターン部分８ａ（暗部分）に対応する部分Ｃ２の低輝度Ｋ２に比べて充分に高いものとなるように、検査光照射装置３において光源６及びスクリーン８が構成されている。

図４（イ）（ロ）に示すように、ボディ１の塗装面において正常な部分に対しては、スクリーン８の辺部分８ｂ（明部分）に対応して高輝度Ｋ１の部分Ｃ１が得られ、スクリーン８のパターン部分８ａ（暗部分）に対応して低輝度Ｋ２の部分Ｃ２が得られる。ボディ１の塗装面において欠陥（凸部や凹部等）が存在する部分では、高輝度Ｋ１と低輝度Ｋ２との間の中間輝度Ｋ３の部分Ｃ３が得られるので、中間輝度Ｋ３の部分Ｃ３を、ボディ１の塗装面の欠陥等と判断することができる。

この場合、スクリーン８のパターン部分８ａ（暗部分）の大きさ（スクリーン８の辺部分８ｂ（明部分）の横幅Ｅ２）が、ボディ１の塗装面の検査すべき欠陥の寸法及び形状、ボディ１の塗装面に対する検査光の照射角度（図１の角度Ｆ１参照）、スクリーン８とボディ１の塗装面との距離（図１の距離Ｂ１参照）、及びボディ１の塗装面の曲率に基づいて決定されている。

塗装面の検査装置の概要を示す平面図 検査光照射装置の分解斜視図 検査光照射装置のスクリーンの部分拡大図 撮像装置が受けた撮像データを画像処理装置によりエッジ処理（３値化処理等）したものを示す図

符号の説明

３ 検査光照射装置
８ スクリーン
８ａ パターン部分
８ｂ 辺部分
Ｂ１ スクリーンと塗装面との距離
Ｅ１ パターン部分の一辺の長さ
Ｅ２ 辺部分の横幅
Ｆ１ 塗装面に対する検査光の照射角度

Claims (3)

1. 所定のパターン形状を塗装面に投影して、塗装面の撮像画像に画像処理を施すことによって塗装面を検査する場合の塗装面の検査光照射装置において、
   暗部分に相当する六角形状のパターン部分及び隣接する前記パターン部分の間で明部分に相当する線状の辺部分とが多数並べられて、前記所定のパターン形状が構成され、前記辺部分の横幅を前記パターン部分の一辺の長さよりも狭いものに構成してある塗装面の検査光照射装置。
2. 前記パターン部分の大きさが、塗装面の欠陥の寸法及び形状、塗装面に対する検査光の照射角度、前記パターン部分が描かれたスクリーンと塗装面との距離、及び塗装面の曲率に基づいて決定される請求項１に記載の塗装面の検査光照射装置。
3. 前記辺部分の輝度がパターン部分の輝度に比べて充分に高いものに設定してある請求項１又は２に記載の塗装面の検査光照射装置。

Images